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一种双芯 电能表

阅读：1026发布：2020-07-13

专利汇可以提供一种双芯电能表专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种双芯电能表，包括计量模块 (1)、与计量模块(1)电连接的管理模块(2)，所述计量模块(1)包括位于电能表底壳(3)内作为主板的计量芯片(11)，所述管理模块(2)包括位于计量芯片(11)上方并与计量芯片(11)电连接的管理芯片(21)；所述计量芯片(11)与管理芯片(21)通过容藕芯片(4)隔离实现电连接。本实用新型能实现权限功能区分明确，传输速率高，且耐高压，性能好。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种双芯电能表专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双芯电能表，包括计量模块(1)、与计量模块(1)电连接的管理模块(2)，其特征在于：
所述计量模块(1)包括位于电能表底壳(3)内作为主板的计量芯片(11)，所述管理模块(2)包括位于计量芯片(11)上方并与计量芯片(11)电连接的管理芯片(21)；
所述计量芯片(11)与管理芯片(21)通过容藕芯片(4)隔离实现电连接。
2.根据权利要求1所述双芯电能表，其特征在于：
所述容藕芯片(4)为ISO7741。
3.根据权利要求1所述双芯电能表，其特征在于：
所述电能表还包括开关电源模块(5)，所述开关电源模块(5)包括为计量模块(1)供电的计量芯电源支路(51)、为管理模块(2)供电的管理芯电源支路(52)以及用于降压隔离的高频变压耦合模块(53)；
所述高频变压耦合模块(53)的初级线圈和次级线圈均具有两组，次级线圈的其中一组连接管理芯电源支路(52)而另一组连接计量芯电源支路(51)。
4.根据权利要求3所述双芯电能表，其特征在于：
所述计量芯电源支路(51)包括连接在对应的次级线圈输出端以在电能表断电时释放瞬间高压的第一释放电路模块(511)，所述管理芯电源支路(52)包括连接在对应的次级线圈输出端以在电能表断电时释放瞬间高压的第二释放电路模块(521)。
5.根据权利要求4所述双芯电能表，其特征在于：
所述第一释放电路模块(511)和第二释放电路模块(521)结构相同，所述第二释放电路模块(521)包括一端与次级线圈的一个输出端相连的第一电阻(R40)，所述第一电阻(R40)的另一端依次串联第一电容(C20)和第二电容(C34)，所述第二电容(C34)的另一端连接次级线圈的另一输出端，所述第二释放电路模块(521)还包括正极与第一电阻(R40)的所述一端相连而负极连接在第一电容(C20)和第二电容(C34)之间的二极管(VD6)。
6.根据权利要求3所述双芯电能表，其特征在于：
所述开关电源模块(5)包括充电模块(54)和与充电模块(54)相连的开关电源芯片(551)，所述充电模块(54)设置在高频变压耦合模块(53)前端并与高频变压耦合模块(53)电连接，并当电路正常时进行储能而当开关电源芯片(551)关断时为后端电路供电。
7.根据权利要求6所述双芯电能表，其特征在于：
所述充电模块(54)包括串联在火线(UN)与零线(UL)之间的第三电容(CE1) 和第四电容(CE2)，所述第三电容(CE1)两端并联设置第一平衡电阻(541)，所述第四电容(CE2)两端并联由第二平衡电阻(542)和第一分压电阻(R118)串联形成的电阻串。
8.根据权利要求3所述双芯电能表，其特征在于：
所述开关电源模块(5)还包括监测电路模块(55)，所述监测电路模块(55)包括开关电源芯片(551)和反馈电路模块(552)；
所述反馈电路模块(552)输入端连接在第一电容(C20)和第二电容(C34)之间而输出端与开关电源芯片(551)的第一输入端(FB)相连；
所述开关电源芯片(551)的第二输入端(PR0)连接在第二平衡电阻(542)和第一分压电阻(R118)之间而输出端(DRAIN)与管理芯电源支路(52)相对应的初级线圈相连。
9.根据权利要求8所述双芯电能表，其特征在于：
所述开关电源芯片(551)为HF920。
10.根据权利要求8所述双芯电能表，其特征在于：
所述反馈电路模块(552)包括第二分压电阻(R128)、第三分压电阻(R141)、光耦合器(E4)，所述第二分压电阻(R128)的一端作为反馈电路模块(552)的输入端连接在第一电容(C20)和第二电容(C34)之间而另一端连接第三分压电阻(R141)，所述第三分压电阻(R141)的另一端接地；
所述光耦合器(E4)的发光二极管两端分别通过第四分压电阻(R121)、第五分压电阻(R930)连接在反馈电路模块(552)输入端和第二分压电阻(R128)之间而光电二极管的一端与开关电源芯片(551)的第一输入端(FB)相连且另一端接地。
11.根据权利要求7所述双芯电能表，其特征在于：
所述第一平衡电阻(541)和第二平衡电阻(542)结构相同，第一平衡电阻(541)由两个串联电阻形成。

说明书全文

一种双芯电能表

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电表领域，尤其涉及一种双芯电能表。

背景技术

[0002] 电能表兼具管理和计量功能，而目前电能表主要采用一块主板制成，也即管理模块和计量模块所对应的元器件都放置在一块电路板上，每个模块由该电路板上的MCU控制主导。

[0003] 该种设计虽然能节省一定成本，但权限和功能不明晰，很容易造成电能表误操作。更重要的是，现有电能表的计量模块与管理模块大多采用光耦隔离，该隔离无法耐高压，使得作为权限模块的计量模块与作为功能模块的管理模块间的传输速率低。
实用新型内容

[0004] 鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种权限和功能区分明晰的双芯电能表。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种双芯电能表，包括计量模块、与计量模块电连接的管理模块，其特征在于：

[0006] 所述计量模块包括位于电能表底壳内作为主板的计量芯片，所述管理模块包括位于计量芯片上方并与计量芯片电连接的管理芯片；

[0007] 所述计量芯片与管理芯片通过容藕芯片隔离实现电连接。

[0008] 优选的，所述容藕芯片为ISO7741。

[0009] 优选的，所述电能表还包括开关电源模块，所述开关电源模块包括为管理模块供电的管理芯电源支路、为计量模块供电的计量芯电源支路以及用于降压隔离的高频变压耦合模块；

[0010] 所述高频变压耦合模块的初级线圈和次级线圈均具有两组，次级线圈的其中一组连接管理芯电源支路而另一组连接计量芯电源支路。

[0011] 优选的，所述计量芯电源支路包括连接在对应的次级线圈输出端以在电能表断电时释放瞬间高压的第一释放电路模块，所述管理芯电源支路包括连接在对应的次级线圈输出端以在电能表断电时释放瞬间高压的第二释放电路模块。

[0012] 优选的，所述第一释放电路模块和第二释放电路模块结构相同，所述第二释放电路模块包括一端与次级线圈的一个输出端相连的第一电阻，所述第一电阻的另一端依次串联第一电容和第二电容，所述第二电容的另一端连接次级线圈的另一输出端，所述第二释放电路还包括正极与第一电阻的所述一端相连而负极连接在第一电容和第二电容之间的二极管。

[0013] 优选的，所述开关电源模块还包括充电模块和充电模块相连的开关电源芯片，所述充电模块设置在高频变压耦合模块前端并与高频变压耦合模块电连接，并当电路正常时进行储能而当开关电源芯片关断时为后端电路供电。

[0014] 优选的，所述充电模块包括串联在火线与零线之间的第三电容和第四电容，所述第三电容两端并联设置第一平衡电阻，所述第四电容两端并联由第二平衡电阻和第一分压电阻串联形成的电阻串。

[0015] 优选的，所述开关电源模块还包括监测电路模块，所述监测电路模块包括开关电源芯片和反馈电路模块；

[0016] 所述反馈电路模块输入端连接在第一电容和第二电容之间而输出端与开关电源芯片的第一输入端相连；

[0017] 所述开关电源芯片的第二输入端连接在第二平衡电阻和第一分压电阻之间而输出端与管理芯电源支路相对应的初级线圈相连。

[0018] 优选的，所述开关电源芯片为HF920。

[0019] 优选的，所述反馈电路模块包括第二分压电阻、第三分压电阻、光耦合器，所述第二分压电阻的一端作为反馈电路模块的输入端连接在第一电容和第二电容之间而另一端连接第三分压电阻，所述第三分压电阻的另一端接地；

[0020] 所述光耦合器的发光二极管两端分别通过第四分压电阻、第五分压电阻连接在反馈电路模块输入端和第二分压电阻之间而光电二极管的一端与开关电源芯片的第一输入端相连且另一端接地。

[0021] 优选的，所述第一平衡电阻和第二平衡电阻结构相同，第一平衡电阻由两个串联电阻形成。

[0022] 与现有技术相比，本实用新型的优点在于：电能表设置计量芯片和管理芯片，分别负责计量功能和管理功能，计量芯片和管理芯片之间采用容藕芯片隔离，能有效实现权限功能区分清晰，容藕芯片使得电能表能耐高压且能提高计量芯片和管理芯片之间的信号传输速率；计量芯片和管理芯片的区分设置，能实现管理与管理的可拔插设置，并能在模块损坏时仅更换对应模块即可，提高了维修效率，节省了成本；监测电路模块的设置能实时检测管理芯片的输入电压，保证管理芯片的电压稳定性，提高电能表的性能可靠性。附图说明

[0023] 图1为本实用新型一种双芯电能表的整体模块结构图。

[0024] 图2为本实用新型一种双芯电能表的局部爆炸图。

[0025] 图3为图1中计量芯片和管理芯片的电路连接原理图。

[0026] 图4为本实用新型一种双芯电能表的开关电源模块电路原理图。

具体实施方式

[0027] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

[0028] 如图1-4所示为本实用新型一种双芯电能表的优选实施例图示。众所周知，电能表具有液晶显示、跳闸指示、无线/有线通信等功能，同样具有电压电流采样、开盖检测判断等功能，但不论是哪种功能或权限，其要么对应由管理模块管理，要么对应由计量模块负责，而这些均是本领域早已习知的，故而此处不详细展开。下文仅对本申请预保护的重点进行阐述。

[0029] 如图1所示，该双芯电能表包括计量模块1、与计量模块1电连接的管理模块2。以往计量模块和管理模块均由一块主板控制，计量模块和管理模块之间采用光耦进行隔离，但光耦不耐高压，无法适应高压环境，例如打雷闪电击中电能表时，光耦会因高压被击穿而导致电能表毁损。同时，光耦传输速率低，不利于现代化电能表需要高速通信的要求。

[0030] 而且，目前的结构存在这样的问题，即当计量模块或管理模块中的任意一个出现问题时，需将整只表取下进行维修，导致维修效率低，若误操作了，则会导致对应模块功能受到影响，也即目前的电能表权限功能区分不明确，很容易造成电能表检修时误操作。

[0031] 本申请为了解决该问题，将电能表具体设置为，所述计量模块1包括位于电能表底壳3内作为主板的计量芯片11，所述管理模块2包括位于计量芯片11上方并与计量芯片11电连接的管理芯片21，所述计量芯片11与管理芯片21通过容藕芯片4隔离实现电连接，具体如图1-3所示。在本实施例中，所述容藕芯片为ISO7741，该容藕芯片仅需一个即可替代以往多个光耦器件的组合，节省了空间，同时能提供耐高压和高传输速率的优点。

[0032] 参见图4，电能表进线出线均是和市电连接，产生的均是交流电，而电能表各个模块需要工作在直流电环境下，且工作电压一般只有几伏、十几伏或二十几伏，同时管理模块和计量模块的工作电压也各不相同，为了能使各个模块工作在稳定电压下，本申请的电能表还包括开关电源模块5，所述开关电源模块5包括为计量模块1供电的计量芯电源支路51、为管理模块2供电的管理芯电源支路52以及降压隔离的高频变压耦合模块53，所述高频变压耦合模块53的初级线圈和次级线圈均具有两组，次级线圈的其中一组连接管理芯电源支路52而另一组连接计量芯电源支路51。

[0033] 当市电断电时，开关电源模块后端电路会因为电压突变产生瞬间高压，这会对电能表后端负载造成伤害，为了避免电压瞬间突变对后端元器件造成冲击，作为改进，所述计量芯电源支路51包括连接在次级线圈输出端的第一释放电路模块511，所述管理芯电源支路52包括连接在次级线圈输出端的第二释放电路模块521。该第一释放电路模块511和第二释放电路模块521结构相同，为了便于描述，此处以第二释放电路模块521为对象进行描述。具体的，如图4所示，所述第二释放电路模块521包括一端与次级线圈的一个输出端相连的第一电阻R40，所述第一电阻R40的另一端依次串联第一电容C20和第二电容C34，所述第二电容C34的另一端连接次级线圈的另一输出端，所述第二释放电路521还包括正极与第一电阻R40的所述一端相连而负极连接在第一电容C20和第二电容C34之间的二极管VD6。

[0034] 所述开关电源模块5还包括充电模块54和充电模块54相连的开关电源芯片551，所述充电模块54设置在高频变压耦合模块53前端并与高频变压耦合模块53电连接，当电路正常时进行储能而当开关电源芯片551关断时为后端电路供电。

[0035] 具体而言，所述充电模块54包括串联在火线UN与零线UL之间的第三电容CE1和第四电容CE2，所述第三电容CE1两端并联设置第一平衡电阻541，所述第四电容CE2两端并联由第二平衡电阻542和第一分压电阻R118串联形成的电阻串543。本实施例中，所述第一平衡电阻541和第二平衡电阻542结构相同，其中，第一平衡电阻541由两个串联电阻R28、R34形成。

[0036] 为了确保管理模块能始终工作在稳定电压环境下，所述开关电源模块5还包括监测电路模块55，所述监测电路模块55包括开关电源芯片551和反馈电路模块552，所述反馈电路模块552输入端连接在第一电容C20和第二电容C34之间而输出端与开关电源芯片551的第一输入端FB相连，所述开关电源芯片551的第二输入端PR0连接在第二平衡电阻542和第一分压电阻R118之间而输出端DRAIN与管理芯电源支路51相对应的初级线圈相连。本申请中，所述开关电源芯片551为HF920。

[0037] 继续参见图4，所述反馈电路模块552包括第二分压电阻R128、第三分压电阻R141、光耦合器E4，所述第二分压电阻R128的一端作为反馈电路模块的输入端连接在第一电容C20和第二电容C34之间而另一端连接第三分压电阻R141，所述第三分压电阻R141的另一端接地，所述光耦合器E4的发光二极管两端分别通过第四分压电阻R121、第五分压电阻R930连接在反馈电路模块552输入端和第二分压电阻R128之间而光电二极管的一端与开关电源芯片551的第一输入端FB相连且另一端接地。

[0038] 开关电源芯片551的第二输入端PR0用于获取第一分压电阻R118上的电压，然后开关电源芯片551将内部阀值和第二输入端PR0两端电压信息进行比较，当超过内部阀值时，开关电源芯片551进行复位，从而保护芯片不受损坏。

[0039] 反馈电路模块552通过输入端获取管理芯片的工作电压，并将该获取电压通过光耦合器E4传输给开关电源芯片551的第一输入端FB，开关电源芯片551通过R128、R141来设定输出电压，当反馈电路模块552的反馈电压大于12V5时，开关电源芯片551关断，此时电路仅通过充电模块54为高频变压耦合模块53及后端电路供电，充电模块54在放电供电过程中，电压会逐渐降低，继而使得管理芯电源支路52上的电压也逐渐降低，当反馈电路模块552获取的电压低于12V5时，开关电源芯片551又重新开启工作，此时充电模块54再次处于充电状态，而市电通过开关电源芯片551的作用控制高频变压耦合模块53以给后端电路供电，即开关电源芯片551通过输出端DRAIN控制高压变频耦合模块53的初级线圈输入电流，从而调整管理芯电源支路52所在的次级线圈输出，以使管理芯片稳定工作在12V5环境下。

[0040] 电能表设置计量芯片和管理芯片，分别负责计量功能和管理功能，计量芯片和管理芯片之间采用容藕芯片隔离，能有效实现权限功能区分清晰，容藕芯片使得电能表能耐高压且能提高计量芯片和管理芯片之间的信号传输速率；计量芯片和管理芯片的区分设置，能实现管理与管理的可拔插设置，并能在模块损坏时仅更换对应模块即可，提高了维修效率，节省了成本；监测电路模块的设置能实时检测管理芯片的输入电压，保证管理芯片的电压稳定性，提高电能表的性能可靠性。

[0041] 除了上述改进外，其他相类似的改进也包含在本实用新型的改进范围内，此处就不在赘述。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

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